NL7807315A

NL7807315A - FIBER OPTION PLATE.

Info

Publication number: NL7807315A
Application number: NL7807315A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-07-06
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1980-01-08
Also published as: JPS5513000A; IT7924074A0; FR2431712A1; GB2026196B; ES482176A1; CA1121636A; GB2026196A; US4247165A; IT1122555B; DE2926769A1

Description

+ \ PHN 9177 N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.+ \ PHN 9177 N.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven.

Vezeloptiekplaat.Fiber optic plate.

De uitvinding heeft:betrekking op een vezel-optische plaat samengesteld uit een groot aantal, in een regelmatig patroon gerangschikte, zich onderling parallel van een eerste naar een twee<fe\|^:^fstrekkende vezels.The invention relates to a fiber-optic plate composed of a large number of fibers arranged in a regular pattern and parallel to each other from a first to a two fibers.

5 Een dergelijke vezeloptische plaat is bekend uit het Engelse octrooischrift 1.^70.889 en onderscheidt zich juist door de regelmatige stapeling van de individuele vezels door een hoge mate van homogeniteit in transmissie over het gehele plaatoppervlak en het ontbreken van beeld-10 vertekening of andere storende fouten. Bij toepassing van een dergelijke vezeloptische plaat, inzonderheid daar waar deze deel uit maakt van een optisch systeem waarin een op de vezelplaat te projekteren lichtbundel een relatief kleine openingshoek heeft, en het' licht dus onder een relatief 15 kleine hoek met de normaal invalt, kunnen kleurverschijn- selen optreden in het uit de vezelplaat tredende licht.Such a fiber optic plate is known from British Patent Specification No. 1, 70, 889 and is distinguished precisely by the regular stacking of the individual fibers by a high degree of homogeneity in transmission over the entire plate surface and the absence of image distortion or other disturbing faults. When such a fiber optic plate is used, in particular where it forms part of an optical system in which a light beam to be projected on the fiber plate has a relatively small opening angle, and thus the light can fall at a relatively small angle with the normal color phenomena occur in the light emerging from the fiberboard.

Dit wordt in vele gevallen als hinderlijk ervaren.In many cases this is experienced as a nuisance.

De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen zonder aan de overigens optimale beeldkwaliteit van de 20 vezeloptische plaat afbreuk te doen. Een vezeloptische plaat van het in de aanhef genoemde type heeft daartoe volgens de uitvinding tot kenmerk dat deze is uitgerust met middelen die een aan individuele vezelingangen optredende faserelatie van invallend licht verstoren.The object of the invention is to overcome this drawback without detracting from the otherwise optimal image quality of the fiber-optic plate. According to the invention, a fiber optic plate of the type mentioned in the preamble is characterized in that it is equipped with means which disturb a phase relationship of incident light occurring on individual fiber inputs.

25 De uitvinding berust op de veronderstelling dat de optredende'kleurscheiding een gevolg is van het optreden van buigingsverschijnselen in het licht doordat de vezelplaat als optische buigingstralie fungeert. Deze veronderstelling wordt gevoed door het verschijnsel dat minder 30 kleurscheiding optreedt bij vezelplaten met een minder regelmatige stapeling van de individuele vezels en bij een onder een relatief grote hoek met de normaal op de 7807315 - 2 - * PHN 9177 vezelplaat, dus met de as van de individuele vezels, invallende lichtbundel.The invention is based on the assumption that the occurring color separation is a result of the appearance of diffraction phenomena in the light in that the fiber plate functions as an optical diffraction grating. This assumption is fueled by the phenomenon that less color separation occurs with fiber plates with a less regular stacking of the individual fibers and at a relatively large angle with the normal on the 7807315 - 2 - * PHN 9177 fiber plate, i.e. with the axis of the individual fibers, incident light beam.

Doordat in een vezeloptische plaat volgens de uitvinding de onderlinge faserelatie bij het passeren van 5 de plaat wordt verstoord zal de plaat niet meer als buigingstralie fungeren en zal geen kleurscheiding optreden.Since in a fiber optic plate according to the invention the mutual phase relationship is disturbed when the plate passes, the plate will no longer function as a diffraction grating and no color separation will occur.

In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding vormt de richting van de individuele vezels althans over een gedeelte van de lengterichting daarvan een hoek met 10 de loodrechte verbinding tussen de twee parallelle eind- vlakken. Hierdoor wordt de faserelatie van het licht bij het doorlopen van de plaat per vezel zodanig verstoord, dat aan de uitgangszijde geen regelmatigheid in de onderlinge faserelatie en derhalve ook geen waarneembare 15 buigingsverschijnselen optreden. Dergelijke platen kunnen worden gevormd door scheef uitzagen.In a preferred embodiment according to the invention, the direction of the individual fibers forms an angle at least over a part of the longitudinal direction thereof with the perpendicular connection between the two parallel end faces. As a result, the phase relationship of the light as the fiber traverses the plate is disturbed in such a way that on the output side no regularity in the mutual phase relationship and therefore no observable bending phenomena occur. Such boards can be formed by skewing.

In een verdere voorkeursuitvoering is de optische lengte van de individuele vezels onderling ongelijk waardoor eveneens de faserelatie wordt verbroken.In a further preferred embodiment, the optical length of the individual fibers is mutually uneven, as a result of which the phase relationship is also broken.

20 In een verdere voorkeursuitvoering is althans een van de eindvlakken van de vezelplaat zodanig gematteerd dat daardoor de faserelatie wordt verstoord. Een voordeel hierbij is, dat deze bewerking pas na de gehele produktie-gang naar keuze per plaat en indien gewenst per plaatzijde 25 kan worden uitgevoerd.In a further preferred embodiment, at least one of the end faces of the fiberboard is matted such that the phase relationship is disrupted. An advantage here is that this operation can only be carried out per plate and, if desired, per plate side after the entire production run.

In het navolgende zullen enkele voorkeursuitvoeringen van vezelplaten volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont: fig. 1 een vezelplaat volgens de uitvinding met 30 scheef verlopende vezels in langsdoorsnede, fig. 2 een vezeloptische plaat in bovenaanzicht fig. 3 een vezeloptische plaat volgens de uitvinding in langsdoorsnede met een van een oppervlakte— struktuur voorzien eindvlak.Some preferred embodiments of fiber boards according to the invention will be described in more detail below. In the drawing: Fig. 1 shows a fiber board according to the invention with longitudinal fibers running in a longitudinal section, Fig. 2 a fiber optic board in top view, Fig. 3 a fiber optic board according to the invention in longitudinal section with a surface structure provided with a surface structure.

35 Een vezelplaat 1 zoals geschetst in fig. 1 heeft bijvoorbeeld een diameter van 25 mm en een dikte, gemeten 7807315 ♦For example, a fiberboard 1 as outlined in Fig. 1 has a diameter of 25 mm and a thickness measured 7807315 ♦

- 3 - X- 3 - X

> PHN 9177 ______ _ ______ _ _ tussen twee eindvlakken 2 en 3 van ongeveer 1 mm. Een manteldeel k van de vezelplaat kan uit homogeen glas bestaan. Individuele vezels 5» in doorsnede aangegeven in fig. 2 met verhoudingsgewijs veel te grote afmetingen, 5 hebben bijvoorbeeld een ribbe van 10 yiim en bevatten, niet afzonderlijk weergegeven, een kern uit glas met een brekingsindex van bijvoorbeeld 1,8 en een mantel uit glas met een brekingsindex van bijvoorbeeld 1,5· In de geschetste voorkeursuitvoering nu vormt de richting van de 10 vezels een hoek (X met de normaal op de eindvlakken. Een •gunstige waarde voor de hoek C( ligt binnen het trajekt van ongeveer 3° tot ongeveer 15° en kan aan de optische toepassing van de plaat worden aangepast. In principe zal, de hoek o( zo klein mogelijk worden gekozen teneinde 15 transmissiereduktie en beeldverschuiving klein te houden.> PHN 9177 ______ _ ______ _ _ between two end faces 2 and 3 of approximately 1 mm. A jacket part k of the fiberboard can consist of homogeneous glass. Individual fibers 5 »are shown in cross-section in fig. 2 with relatively large dimensions, for example 5 have a rib of 10 µm and contain, not shown separately, a core of glass with a refractive index of for instance 1.8 and a jacket of glass with a refractive index of, for example 1.5 · In the sketched preferred embodiment the direction of the 10 fibers now forms an angle (X with the normal on the end faces. A • favorable value for the angle C (lies within the range of about 3 ° to about 15 ° and can be adapted to the optical application of the plate In principle, the angle o (will be chosen as small as possible in order to keep transmission reduction and image shift small.

Door toepassing van een dubbele vezelplaat waarbij de vezels van elk daarv.an in tegengestelde richting scheef verlopen kan beeldverplaatsing worden vermeden. Beeldverschuiving kan ook worden vermeden door de vezels niet 20 in een rechte lijn scheef te plaatsen maar deze gezamen lijk te buigen waarbij er voor gezorgd dient te worden dat alle vezels onderling parallel blijven. Voor aanpassing aan een toe te passen optische systeem kan het gunstig zijn in een eindvlak, bijvoorbeeld het eindvlak 25 dat in het systeem als uitgangsvlak van de vezelplaat fungeert, de individuele vezels toch weer loodrecht te laten eindigen.Image displacement can be avoided by using a double fiber plate with the fibers of each of them slanting in opposite directions. Image shifting can also be avoided by not skewing the fibers in a straight line but bending them together, ensuring that all fibers remain parallel to each other. For adaptation to an optical system to be used, it may be advantageous to let the individual fibers end perpendicularly again in an end face, for example the end face 25 which functions as the exit face of the fiberboard in the system.

In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding waarbij in basisvorm rechthoekige vezels scheef, dan wel 30 gebogen tussen de beide eindvlakken verlopen, is het gunstig de inclinatierichting van de vezels ongeveer, maar niet exact, te doen samenvallen met een diagnonaalrichting van de vezeldoorsnede. In die richting kan met een relatief kleine inclinatiehoek worden volstaan. Van een verdere 35 voorkeursuitvoering volgens de uitvinding is in fig. 3 * slechts een relevant einddeel van een vezelplaat geschetst.In a preferred embodiment according to the invention in which rectangular fibers extend in a basic form, or which are curved between the two end faces, it is advantageous to make the direction of inclination of the fibers coincide approximately, but not exactly, with a diagnostic direction of the fiber section. In that direction, a relatively small inclination angle will suffice. In Fig. 3 * of a further preferred embodiment according to the invention only a relevant end part of a fiberboard is sketched.

7807315 x -* - PHN 9177 _____________________________________________________________________7807315 x - * - PHN 9177 _____________________________________________________________________

In een eindvlak 10 is hier een oppervlaktestruktuur aangebracht waardoor de onderlinge gelijkheid van de vezels is verbroken en een bij de ingang bestaande faserelatie dus verloren zal gaan. Bij het aanbrengen van een 5 dergelijle struktuur, die zich uiteraard slechts over een geringe diepte, bijvoorbeeld ter grootte van ten hoogste een vezeldiameter, uitstrekt, dient voorkomen te worden dat de aanwezige vezelstruktuur gevolgd wordt. De richting van bijvoorbeeld een sinusvormige struktuur zal derhalve 10 niet samen dienen te vallen met vezelbegrenzingen 8 en 9 zoals in fig. 2 aangegeven. Ook is het gunstig de spoed van de struktuur te doen afwijken van een geheel aantal kernafmetingen, gemeten in de richting van het vezelpatroon. Door in beide eindvlakken een dergelijke, onderling zo 15 weinig mogelijk korresponderende struktuur aan te brengen kan een sterkere verstoring van de regelmaat worden verkregen. Anderzijds kan elk van de strukturen minder geprononceerd uitgevoerd worden.In an end face 10, a surface structure is arranged here, whereby the mutual equality of the fibers is broken and a phase relationship existing at the entrance will thus be lost. When such a structure is applied, which of course extends only over a small depth, for instance the size of at most a fiber diameter, care must be taken to avoid following the fiber structure present. The direction of, for example, a sinusoidal structure should therefore not coincide with fiber boundaries 8 and 9 as shown in Fig. 2. It is also advantageous to make the pitch of the structure deviate from a whole number of core dimensions, measured in the direction of the fiber pattern. By arranging such a structure which corresponds as little as possible with each other to each other, a greater disturbance of the regularity can be obtained. On the other hand, each of the structures can be made less pronounced.

Een voordeel van de voorkeursuitvoeringen waar-20 bij aan een reeds gevormde rechtziende vezelplaat een verstorend element is aangebracht, dat dan uit een voorraad vezelplaten elk gewenst type kan worden gevormd en bij het zagen van de vezelplaten nog een enkele vorm kan worden aangehouden.An advantage of the preferred embodiments in which a disturbing element is arranged on an already formed straight-sighted fiberboard, that any desired type can then be formed from a stock of fiberboards and a single shape can be maintained when sawing the fiberboards.

25 In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding die aan deze voorwaarde voldoet is althans een van de eindvlakken in lichte mate gematteerd waardoor een niet regelmatige verstoring overeenkomstig die als beschreven aan de hand van fig. 3 ontstaat. Een nadeel daarbij is 30 evenwel, dat de optische kwaliteit van de vezelplaat door deze bewerking wordt aangetast. Afhankelijk van de toepassing zal dit al dan niet toelaatbaar zijn. Een voordeel van de laatstbeschreven uitvoeringsvorm is dat de verstoring relatief gemakkelijk kan worden aangebracht, 35 bijvoorbeeld door licht slijpen met een relatief fijn korrelig slijpmiddel.In a preferred embodiment according to the invention that satisfies this condition, at least one of the end surfaces is slightly matted, so that an irregular disturbance similar to that described with reference to Fig. 3 is created. A drawback here is, however, that the optical quality of the fiberboard is affected by this processing. Depending on the application, this may or may not be permissible. An advantage of the last described embodiment is that the disturbance can be applied relatively easily, for instance by light grinding with a relatively fine granular abrasive.

78073157807315

Claims

1. A fiber optic plate composed of a plurality of fibers arranged in a regular pattern and extending parallel to each other from a first to a second end face, characterized in that it is equipped with means which provide phase relationships of individual fiber inputs of disturbing incident light.

Fiber optic plate according to claim 1, characterized in that the fiber webs deviate from perpendicular connections between both end faces. 10

Fiber optic plate according to claim 1, characterized in that the individual fibers are right and extend at an angle between both end faces.

Fiber optic plate according to claim 2, characterized in that the individual fibers are bent together and at least slant in one of the end surfaces.

Fiber optic plate according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers open at least into an end face at an angle between about 3 ° 20 and 15 ° with the normal.

Fiber optic plate according to claim 1, characterized in that at least one of the end surfaces is provided with a surface texture.

Fiber optic plate according to claim 1, characterized in that at least one of the end surfaces is slightly matted. 7807315